Promoviendo el desarrollo sostenible: El profesor Zheng Nanfeng de la Universidad de Xiamen pronuncia el discurso de apertura "El hidrógeno verde impulsa el transporte marítimo: vías, desafíos y perspectivas de futuro".

En el Foro de Construcción Naval de la Convención Mundial de Transporte Marítimo de 2025, el profesor Zheng Nanfeng, de la Universidad de Xiamen, director del Laboratorio de Innovación de Jiageng e investigador del Instituto de Investigación New Cornerstone, pronunció un discurso de apertura titulado "El hidrógeno verde impulsa el transporte marítimo: vías, desafíos y perspectivas de futuro". El profesor Zheng profundizó en el tema central de la transición energética verde, explorando las perspectivas de aplicación, los obstáculos tecnológicos y las vías de avance de la energía del hidrógeno y los combustibles verdes en la industria naviera. Asimismo, analizó sistemáticamente los desafíos y las oportunidades que plantea la transformación hacia la neutralidad de carbono, considerando el estado actual de la estructura energética y las prácticas industriales de China.

I. La transición energética de China hacia cero emisiones de carbono: desafíos formidables, múltiples caminos en paralelo

El profesor Zheng señaló que la estructura energética de China sigue estando dominada por el carbón, con una alta dependencia de los combustibles fósiles, lo que supone un desafío importante para lograr emisiones casi nulas. Si bien la tecnología tradicional de conversión de carbón en petróleo puede paliar la escasez de combustibles líquidos, sus elevadas emisiones de carbono dificultan el cumplimiento de los requisitos de cero emisiones.

Para abordar su crisis energética, China ha adoptado una estrategia multifacética: garantizar la seguridad del suministro de petróleo crudo y, al mismo tiempo, priorizar las nuevas fuentes de energía como eje central de su transformación. El 24 de septiembre, el presidente Xi Jinping anunció en la Cumbre de la ONU sobre el Cambio Climático que, para 2035, las emisiones netas de gases de efecto invernadero de China en toda la economía disminuirán entre un 7 % y un 10 % con respecto a los niveles máximos, lo que requerirá una capacidad instalada total de 3.6 millones de kilovatios para energía eólica y solar. Actualmente, la capacidad instalada es de tan solo unos 1.7 millones de kilovatios, lo que exige 1.9 millones de kilovatios adicionales durante la próxima década, lo que equivale a más de 1.1 veces la capacidad actual.

II. La contradicción fundamental en el desarrollo de nuevas energías: consumo y almacenamiento de energía a largo plazo.

El profesor Zheng hizo hincapié en que el desarrollo a gran escala de las nuevas energías no reside únicamente en el objetivo de capacidad instalada, sino, más importante aún, en el problema del consumo. La energía eólica y solar presentan una volatilidad e intermitencia inherentes, y el desajuste entre la generación máxima de energía y el consumo máximo de electricidad limita su aplicación a gran escala.

Actualmente, China está creando espacio para nuevas energías mediante la transformación flexible de centrales termoeléctricas de carbón, pero esto se acerca al límite de la inercia mecánica del sistema eléctrico. El sistema eléctrico tradicional ya no puede adaptarse a nuevas fuentes de energía mediante la simple transformación de las centrales de carbón; por lo tanto, la construcción de un "nuevo sistema eléctrico" se ha convertido en una opción inevitable. En los últimos años, si bien la industria del almacenamiento de energía se ha desarrollado rápidamente, el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio solo es adecuado para escenarios a corto plazo y no puede hacer frente económicamente a la demanda intertemporal o a los picos y valles extremos. Esto ofrece una importante oportunidad para el desarrollo de la energía de hidrógeno.

III. Energía de hidrógeno: clave para el almacenamiento de energía a largo plazo y la sustitución energética.

La energía del hidrógeno posee propiedades tanto energéticas como materiales que permiten el almacenamiento de energía a gran escala y a largo plazo, y puede convertirse en combustible líquido ecológico, sirviendo de puente entre las nuevas fuentes de energía y las aplicaciones de uso final. El consumo anual de hidrógeno de mi país representa aproximadamente el 40 % del total mundial, y su base industrial es sólida. En escenarios específicos, como la minería, se ha formado un ciclo cerrado de "producción, almacenamiento y uso de hidrógeno", logrando la viabilidad económica. A medida que se expanda la capacidad instalada de las nuevas fuentes de energía, la demanda de almacenamiento de energía a largo plazo se hará plenamente evidente y se aprovechará todo el potencial de la energía del hidrógeno.

Sin embargo, la industria de la energía del hidrógeno aún enfrenta desafíos como la infraestructura insuficiente y la aplicación a pequeña escala. Además, a nivel tecnológico, la electrólisis del agua tradicional para la producción de hidrógeno es difícil de adaptar a la volatilidad de las nuevas fuentes de energía, y en el entorno comercial, existe un fenómeno de involución en el que se prioriza el precio sobre el rendimiento en los electrolizadores, un equipo básico crucial.

Para abordar los problemas mencionados, el equipo del profesor Zheng propuso una solución técnica combinada que integra la producción de hidrógeno alcalino de bajo costo con la producción de hidrógeno mediante membrana de intercambio de protones (PEM), la cual puede adaptarse a las fluctuaciones. Esta solución combinada utiliza solo entre el 10 % y el 20 % de los componentes de la membrana de intercambio de protones, logrando un consumo de energía para la producción de hidrógeno de tan solo 4.3 kWh/metro cúbico estándar, y puede operar de manera estable dentro de un amplio rango de fluctuación de energía del 20 % al 150 %, adaptándose a la volatilidad de las nuevas fuentes de energía y logrando un bajo consumo de energía y una operación con amplia fluctuación. En cuanto a la optimización de costos, mediante la producción de hidrógeno fuera de la red, si el precio de la electricidad fuera de la red se puede reducir a 0.1 yuanes/kWh, mientras se optimizan simultáneamente los costos de BOP (Balance of Plant) y de construcción de ingeniería, se espera que el precio futuro del hidrógeno baje a 10 yuanes/kg, promoviendo la aplicación a gran escala de la energía del hidrógeno.

IV. Combustibles verdes: El camino inevitable hacia la transición a cero emisiones de carbono en el transporte marítimo.

1. Las ventajas de la ubicación impulsan el desarrollo de combustibles verdes.

Ante la escasez de alternativas sin emisiones de carbono para el sector naviero, los combustibles líquidos ecológicos se han convertido en una opción clave. Las rutas marítimas mundiales muestran una gran concentración de buques en aguas del este de Asia. Transportar combustibles ecológicos desde regiones productoras de energía tradicionales como el norte de África y Oriente Medio hasta Asia resulta extremadamente costoso a largas distancias debido a su menor poder calorífico en comparación con el petróleo. Sin embargo, China, aprovechando sus abundantes recursos energéticos renovables nacionales, puede producir combustibles ecológicos localmente, lo que le otorga una importante ventaja geográfica y podría transformar el panorama mundial del suministro de combustibles ecológicos.

2. Rompiendo con el pensamiento químico tradicional: Explorando la producción flexible

La estrategia de «electricidad verde, hidrógeno verde y combustible líquido verde» está bastante consolidada, pero los procesos químicos tradicionales dependen de condiciones operativas estables, lo que los hace poco adecuados para la volatilidad de las nuevas fuentes de energía. Además, la elevada inversión y los largos periodos de recuperación de la inversión de los proyectos químicos tradicionales incrementan los costes del combustible. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de explorar vías de producción flexibles con una baja inversión fija.

El equipo del profesor Zheng está desarrollando una tecnología que acopla directamente la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno con la hidrogenación del dióxido de carbono. Combinada con modificaciones estructurales del reactor, esta tecnología puede reducir los costos de los equipos y la inversión fija, logrando un funcionamiento estable en condiciones fluctuantes y ofreciendo una nueva vía para la producción de combustibles ecológicos.

3. Comparación de la selección de combustibles de metanol y amoníaco

El metanol, como combustible de transición a corto plazo, es compatible con los buques existentes. Sin embargo, si se produce a partir de combustibles fósiles, genera altas emisiones de carbono. Si bien el metanol de biomasa puede lograr cero emisiones de carbono, la dispersión de las materias primas de biomasa exige el transporte interregional para la producción a gran escala, lo que resulta en altos costos.

Por otro lado, el combustible de amoníaco presenta ventajas a largo plazo. El nitrógeno es abundante y económico; si el precio del hidrógeno cae por debajo de 10 yuanes/kg, se prevé que el precio del amoníaco verde sea inferior a 3000 yuanes/tonelada, lo que lo haría económicamente competitivo. Además, su combustión no produce carbono, lo que contribuye a una descarbonización completa. Actualmente, las tecnologías de motores de combustión interna y turbinas de gas que utilizan amoníaco avanzan sin contratiempos y, en el futuro, no solo se emplearán en buques, sino que también contribuirán a la profunda descarbonización del sistema energético.

V. Promover de forma sinérgica la transición a la energía verde y los objetivos de transporte marítimo con cero emisiones de carbono.

El profesor Zheng resumió que China ya cuenta con una ventaja líder a nivel mundial en capacidad, tecnología y costos de generación de energía renovable. Sin embargo, para lograr la transición a la energía verde y los objetivos de transporte marítimo con cero emisiones de carbono, es necesario transformar las ventajas individuales en ventajas sistémicas integrales. Esto requiere la colaboración de la industria, la academia y los responsables políticos. Mediante avances tecnológicos y sinergias industriales a lo largo de toda la cadena de valor (electricidad verde, hidrógeno verde, amoníaco verde y metanol verde), China ocupará una posición de liderazgo en la transición energética global y la transformación del transporte marítimo hacia un sector con cero emisiones de carbono.

Otras lecturas:

Huashang Energy y Jiageng Innovation Laboratory establecieron conjuntamente Huashang Xiamen Hydrogen Energy Technology (Xiamen) Co., Ltd., una empresa impulsada por la innovación tecnológica especializada en la electrólisis alcalina del agua para la producción de hidrógeno. La empresa está comprometida con la investigación y el desarrollo innovadores de materiales clave como electrodos de electrolizadores y membranas compuestas, así como estructuras de pilas de combustible, para crear equipos de producción de hidrógeno de alto rendimiento. Los resultados de las pruebas de los electrolizadores desarrollados y producidos de forma independiente por Huaxia Hydrogen Energy muestran que el consumo energético total para la producción de hidrógeno es inferior a 4.4 kWh/Nm³, el rango de ajuste de carga es del 30 % al 110 %, el contenido de hidrógeno en oxígeno es <1.5 % en todo el rango de potencia, la tasa de respuesta de aumento/disminución de carga es >10 %/segundo y el tiempo de arranque en frío es <10 minutos. Actualmente, los productos de la empresa se han suministrado con éxito a proyectos de producción de hidrógeno a partir de energía eólica, y el hidrógeno verde se utiliza en la síntesis química de amoníaco, lo que representa un proyecto significativo en la transformación verde de la industria química de China.